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Instituto Peruano de Energía Nuclear INSTITUTO DE INGENIEROS DE MINAS DEL PERU
EXPLORACION DEL URANIO ANALISIS Y SUS APLICACIONES
DIRECCION DE SERVICIOS División de Industria e Hidrología
Ing. Jacinto VALENCIA HERRERA Lima, 08 Julio de 2010
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EXPLORACION DEL URANIO
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Instituto Peruano de Energía Nuclear ¿ POR QUE EL URANIO? 441 centrales nucleares en el mundo, en el 2008 generaron 363.82 GWe (17% de la generación eléctrica mundial). Una central nuclear de 1GWe de capacidad evita la 74 Mt de dióxido de carbono si emisión de cerca de 1 1.74 ésta desplaza a una central térmica de carbón de la misma capacidad. El aumento de la necesidad mundial de energía. IPEN : Trabajando en las fronteras de la ciencia
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Uranio: Propiedades físicas El uranio es radiactivo – fuente de radiación nuclear Prospección de uranio por métodos geofísicos: Método directo: medida de la radiactividad (propagación limitada de la radiación nuclear) Métodos geofísicos indirectos – en el emplazamiento geológico. El uranio puede ser detectado por sus propiedades físicas y químicas. Los efectos de la ionización son utilizados para la l localización li ió de d zonas radiactivas. di ti
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LA RADIACTIVIDAD Ley y del decaimiento radiactivo: expresa p el decrecimiento en el número de átomos de un radionucleído con el tiempo.
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Instituto Peruano de Energía Nuclear PROFUNDIDAD DE DETECCION DE LA RADIACIÓN GAMA La penetración de los rayos gama a través del suelo es limitada. La profundidad de detección depende de la energía de los rayos gama. U,Th y K, el 98% de la radiación detectada en superficie procede de un máximo de 35 cm de suelo.
Halos radiactivos mecánicos, químicos o gaseosos, exhiben
concentraciones anómalas de uranio en 4-20 ppm de uranio. Los halos radiactivos son los blancos para la exploración de uranio. uranio
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Instituto Peruano de Energía Nuclear EQUIPOS DE MEDICIONES RADIOMETRICAS Mediciones de M di i d campo y laboratorio, están basadas principalmente en las propiedades de ionización y el uso de instrumentos que convierten la radiación en señales eléctricas. lé t i Típicos instrumentos radiométricos consisten de un detector y el circuito medidor del instrumento que evidencia la presencia de radiactividad (señal) ( )
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Instituto Peruano de Energía Nuclear CALIBRACION DE EQUIPOS DETECTORES
El OIEA en 1989 introdujo la facilidad de calibración para equipos equ pos radiometricos ad o et cos de campo. Implementó un “pad” de calibración portátil para espectrómetros terrestre y aéreos de rayos gamma (1m (1 x 1m x 0.3 m.)
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Instituto Peruano de Energía Nuclear El descubrimiento de casi el 100% de los recursos identificados d uranio de i actuales t l , incluyendo i l d los l grandes d depósitos d ó it de d Canadá y Australia ocurrieron en los años 70-80 debido a una fuerte inversión en exploración. Los más importantes modelos: disc del proteroz, tipo Olympic Dam y el de U. en areniscas, adecuado p para ISL. Ahora la exploración necesita de un “modelo conceptual” El estimado de tiempo promedio entre la exploración y producción de uranio es de 10-15 años
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Instituto Peruano de Energía Nuclear F IL O S O F IA D E L A E X P L O R A C IO N D E U R A N IO
POR METODOS GEOFISICOS LLa filosofía fil fí global l b l en la l exploración l ió de d uranio i asume que la mayoría de depósitos de uranio superficiales y cerca de esta en áreas cubiertas por prospección, ya f fueron llocalizados li d por métodos é d directos di (radiometricos) ( di i ) Para localizar depósitos de uranio subsuperficiales (ocultos), es recomendable métodos geofísicos, métodos indirectos (magnetometria, electromagnético, sísmico y gravimétrico)
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Instituto Peruano de Energía Nuclear DISTRIBUCION GEOGRAFICA DE LOS RECURSOS DE URANIO La distribución geográfica de los recursos de uranio sigue siendo muy variada. Actualmente el uranio es extraído en 20 países, incluido Irán que es el último participante. C Canadá dá y A Australia t li en la l actualidad representan el 44% de la producción mundial de uranio. Otros productores mayores de uranio: Kazajstán (13%), Níger (9%), Rusia (8%), Namibia (8%), Uzbekistán (6%), y USA. (5%).
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Instituto Peruano de Energía Nuclear METODOS DE EXPLORACION DE URANIO Métodos Geofísicos: - Radimetria .- método directo de exploración. el U y sus productos de desintegración pueden llevar a localizar minerales de uranio. - Gravimetria, i i magnetometria, i sísmica í i y métodos é d geo-eléctricos - métodos indirectos de exploración. S utilizados Son tili d para mapeo geológico ló i y buscar b estructuras favorables para la concentración de U - Perfilaje geofísico.geofísico utilizado en la exploración y la estimación de reservas de uranio. IPEN : Trabajando en las fronteras de la ciencia
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Instituto Peruano de Energía Nuclear METODOS DE EXPLORACION DE URANIO Método Geoquímico:
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Instituto Peruano de Energía Nuclear DEPOSITOS DE URANIO EN ARENISCAS Tipos principales de depósitos de uranio en areniscas: 1. Tipo Tabular 3. Tipo “Roll Front”
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2. Tipo Canalización basal 4. Tipo Litológico-tectónico
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Depósitos Tabulares
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Instituto Peruano de Energía Nuclear Depósitos en canalización basal
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Celda Geoquímica, corte vertical mostrando la ubicación los ambientes oxidante y reductor IPEN : Trabajando en las fronteras de la ciencia
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RollRoll-Front Exposure TurkeyTurkey Creek Creek Roll-Front Exposure mines produced produced18,000 18,000lbs lbsU3O8 U3O8(late (late1950’s) 1950’s) 2 mines
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Instituto Peruano de Energía Nuclear Depósitos con control litolito-estructural
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Instituto Peruano de Energía Nuclear DISTRIBUCION MUNDIAL DE LOS DEPOSITOS DE URANIO EN ARENISCAS
Cortesia de CAMECO
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PROSPECCION DE URANIO EN EL PERÚ
OCURRENCIAS URANIFERAS Y SUS ASOCIACIONES METALOGENETICAS
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Instituto Peruano de Energía Nuclear AMBIENTES GEOLOGICOS REGIONA LES
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FAVORABILIDAD GEOLOGICO-URANIFERA
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Instituto Peruano de Energía Nuclear MAPA GEOLOGICO DEL NORTE DEL DPTO. DE PUNO Escala: 1:500,000
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MINERAL AUTUNITA CONCENTRADO DE URANIO
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PLANO DE CONCESIONES POR URANIO EN PUNO
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Instituto Peruano de Energía Nuclear P R O Y EC TO R PROYECTO REGIONAL EGION AL O OIEA, IEA, R RLA LA 0 03/010 3/ 010 “Mejora regional de las técnicas de prospección , explotación y producción de concentrado de uranio teniendo en cuenta los aspectos ambientales” OBJETIVOS: OBJETIVOS • Formar nuevos cuadros de profesionales en el tema de uranio para la identificación de nuevas áreas de interés para la exploración. exploración • Mejorar el conocimiento del potencial uranífero del territorio nacional. • El ordenamiento ambiental en la exploración y minería de uranio.
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Instituto Peruano de Energía Nuclear Mecanismos de Precipitación de Uranio Mecanismos Mecanismos fisico-químicos •Pérdida de Eh - Materia orgánica - Sulfuro de Fe - Especies p acuosas reducidas •Actividad electromecánica •Adsorción Mecanismos geológicos - Interacción agua-roca - Mezcla de fluidos - Actividad microbiológica Barreras geoquímicas complejas
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Instituto Peruano de Energía Nuclear DISPOSITIVO GEOTECTONICO ANDINO (TECTONICA DE PLACAS)
Distribución de la Rocas Igneas del Perú
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Instituto Peruano de Energía Nuclear Concepto Metalogenético : Roca aporte-Roca receptora en ell Ciclo Ci l Geoquímico G í i del d l Uranio U i
• Identificar condiciones favorables a la ocurrencia de uranio • Revisión de los granitos hercinianos de la Cordillera Oriental, elevado back ground. - Trabajos efectuados, Granito de San Ramón (Cordillera Blanca) y Vilcabamba. - Previsto: Granitos de Villa Azul, Querobamba ...
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Instituto Peruano de Energía Nuclear PROYECTOOIEA PROYECTO OIEA RLA RLA 03/010 03/010
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ANALISIS
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ENERGIA NUCLEAR La energía nuclear es una tecnología probada y tiene el potencial de generar virtualmente energía ilimitada sin emisiones importantes de gases de efecto f iinvernadero. d ene gía nuclear n clea puede p ede con e ti se en una na de las La energía convertirse principales opciones en contribuir a la mitigación de los GEI
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La Fiebre del Uranio La demanda por Uranio ha crecido fuertemente en los últimos años, impulsada por la cada vez mayor necesidad de energía siendo la energía nuclear fuente segura de generación eléctrica. AEN indica que actualmente operan 103 plantas nucleares en los Estados Unidos, las cuales suministran el 20% de la electricidad requerida. El Departamento de Energía de EE.UU (DOE), señala que existen 441 centrales nucleares en 31 países y generan el 17% de la electricidad mundial. IPEN : Trabajando en las fronteras de la ciencia
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Formación del precio del uranio 1.
1940-1969 Obtención de artefactos nucleares
2.
1970-1984 Acumulación del inventario comercial
3.
1985-2003 Liquidación del inventario
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Instituto Peruano de Energía Nuclear O rig e n de Origen d e lo los s S Suministros u m in is tro s d de e U Uranio ra n io Suministros de uranio: 1.-
Suministros primarios: minería de uranio.
2.-
Suministros secundarios: a partir enriquecimiento de uranio natural, de inventarios de bajo j enriquecimiento, q , reprocesamiento y de la desactivación inventario militar. Proceden de países de Europa del Este.
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del los del del
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APLICACIONES
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ACUERDO A C U E R D O “MEGATONS “ M E G A T O N S TO T O MEGAWATTS” M E G A WATTS ” En 1994 como resultado del acuerdo entre Rusia y USA. de “Megatons g to Megawatts” g Rusia propietario de un considerable stock de uranio i natural, t l más á ell d de procedencia d i d de lla dil dilución ió de uranio enriquecido de alto grado, lo está suministrando a occidente desde 1997 1997.
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TECNOLOGIA DE REACTORES Es descrita en términos de “generación” Reactores de I Generación: Los primeros prototipos de la época pionera, diseñados y probados a un escalamiento rápido, sin estandarización y regulaciones todavía en desarrollo ya han sido desinstalados desarrollo, desinstalados. Reactores de II Generación: reactores que están operando actualmente, suministran el 17% de electricidad mundial Reactores de III Generación: están siendo construidos en la actualidad, por Taiwan, Finlandia, Francia y China, todos ellos moderados por agua. Construidos después p del accidente de Chernobil,, difícil de fundir su núcleo
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TIPOS DE REACTORES NUCLEARES • • • •
Reactor a agua g p presurizada PWR Reactor a agua en ebullición BWR Reactor a agua pesada HWR (o CANDU) Reactor moderado por grafito y refrigerado por agua (RBMK) • Reactor refrigerado por gas GCR • Reactor reproductor rápido FBR IV GENERACION DE REACTORES
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Instituto Peruano de Energía Nuclear Centrales Nucleares en el Mundo Distintas tecnologías:
Refrigeración:
por Agua, agua pesada, gas o metal líquido. Moderación: por agua, agua pesada, grafito R. grafito, R Rápido
Tipo p BWR FBR GCR LWGR PHWR PWR Total:
Unidades 94 2 18 16 44 265 439
MW(e) Total 85287 690 9034 11404 22358 243429 372202
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Instituto Peruano de Energía Nuclear C os tos de producción de 1 kWh para algunas fuentes controlables y no controlables controlables. Las centrales nucleares producen electricidad a costos relativamente estables, ya que el costo del combustible representa una pequeña fracción del costo total de producción El uranio anio en b bruto to representa ep esenta 5% y una na vez e tratado, t atado 15% En las centrales de gas el combustible representa en torno al 75% del costo total de producción. IPEN : Trabajando en las fronteras de la ciencia
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Instituto Peruano de Energía Nuclear Ejemplo de costo para obtener 1 kg. de UO2 como combustible U3O8 Conversión
8Kg X $58.00
$ 464.00
7 Kg. U X $12
$
84.00
E i Enriquecimiento i i t 4 8 SWU X $114.00 4.8 $114 00 $ 547.20 547 20 Fabricación del combustible
Por Kg. de UO2
$ 240.00
Total redondeado
$ 1,335.00
•Impacto p en la g generación : 1Kg de UO2 rinde 3,400 GJ térmicos , lo cual a su vez permitiría generar 315,000 KWh
•Por lo q que el costo relacionado con el combustible sería: 1,335 USD/ 315,000 KWh = 0.48 USD/KWh Fuente: The Economics of Nuclear Power, Julio 2009
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BENEFICIOS DE LA ENERGIA NUCLEAR Agricultura g y Alimentación.- en control de p plagas, g Irradiación de semillas se consiguen g mutaciones que dan lugar a nuevas variedades más resistentes y productivas. Conservación de alimentos.- cierto tipo de radiación, inofensiva para la salud humana, para aumentar el período de conservación de varios alimentos. Hidrología.- En estudios de aguas tanto superficiales como subterráneas. Medicina.- En veterinaria, para crear radiovacunas para enfermedades parasitarias del ganado. Fármacos radiactivos para estudiar diversos órganos, terapias nucleares para combatir el cáncer, la energía nuclear como técnica de diagnóstico (radioinmunoanalisis) Medio Ambiente.- detectar diversos contaminantes: técnica de AAN Industria e investigación.- gammagrafía y Neutrografía como método no destructivo de control de calidad. También se utiliza en arqueología, como la prueba del Carbono-14. En el campo de la biología, el uso de ciertos compuestos radiactivos ha permitido observar actividades biológicas, lo que ha supuesto un gran impulso a la investigación genética.“
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CONCLUSIONES Existen reservas mundiales de uranio para cubrir la demanda a mediano y largo plazo. Las dificultades técnicas están superadas o en vías de serlo. El desarrollo económico, el crecimiento de la demanda de energía limpia y los retos medioambientales harán necesaria más exploración p de uranio. La exploración de los minerales de uranio está íntimamente ligada a la demanda, al precio de venta y a la expectativa del mercado a mediano plazo. La repercusión L ió de d esta t demanda d d en ell suministro i i t primario i i se verá á reflejada fl j d en intensificar i t ifi la l exploración para descubrir y desarrollar nuevos centros productores de uranio, teniendo mejores posibilidades países con filiación uranífera, como el territorio peruano. El aumento del precio del petróleo, petróleo obliga recurrir a otros tipos de energías (gas (gas, uranio uranio, etc), la futura demanda mundial de electricidad, especialmente por China, India y Rusia, indica que el precio del uranio se va a incrementar en los siguientes años. Nuevas áreas uraníferas para exploración de uranio en el Perú, Perú alentarán la inversión en minería de uranio. Los próximos cuatro años serán importantes para alcanzar un consenso sobre una estrategia energética realista y sostenible, que incluirá a la energía nuclear como parte de la solución. IPEN : Trabajando en las fronteras de la ciencia
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